[发明专利]一种基于模型的冷库制冷系统智能控制方法

说明书

本发明公开了一种基于模型的冷库制冷系统智能控制方法，包括气象参数模型、冷库围护结构负荷模型、进出货物负荷模型、库门渗风负荷模型、其他设备负荷模型、制冷系统模型。冷库负荷模型、进出货物负荷模型、库门渗风负荷模型和其他负荷模型在室外气象参数变化时，预测冷库内部负荷及冷库内部温度的变化趋势，并结合不同室外气象参数条件下的制冷系统模型预测的制冷系统性能变化趋势，避免基于冷库温度实测值的被动调节方式，可降低冷库内部温度的波动，并提高制冷系统的运行效率，降低冷库的总体能耗。

技术领域

本发明涉及冷冻冷藏设备领域，更具体冷冻冷藏用冷库制冷系统控制。

背景技术

冷库是一种通过人工制冷的方法获得稳定的低温环境的建筑，广泛应用于食品的贮藏、保鲜等，是保证食品安全和食品品质重要基础设施。随着人民生活水平的提高，国家和人们对食品安全和食品品质日益关注，冷库在近年来得到了快速发展；同时，冷库的能耗也迅猛增长。

冷库的能耗主要为了保持冷库内低温环境的制冷系统的运行能耗，当前冷库制冷系统主要是根据冷库的实际运行温度(干球温度T_a,i,湿球温度T_s,i)和冷库的设定温度(T_set)的差值来控制制冷系统的运行参数(冷机/压缩机台数、压缩机转速、冷凝风机台数等)。图1是常见冷库及制冷系统形式及得热示意图，其的得热主要有以下几种方式：(1)室外空气(干球温度T_a,o,湿球温度T_s,o)、太阳辐射(R)通过墙体、屋顶及地面等围护结构传入室内(Q_w)；(2)在进出货等开关门情况下，由于室内外温差驱动的渗风，也使得室外的高温高湿空气(干球温度T_a,o,湿球温度T_s,o)进入冷库内部(Q_d)；(3)货物在进入冷库前的温度可能与库温并不一致，为了使这些货物的温度达到冷库的温度，也需要耗费一定的冷量(Q_h)；(4)照明、车辆、电梯等冷库内的一些设备在运行时也会产生一定的热量(Q_q)。为了维持冷库内部温度稳定，上述得热量都需要靠制冷系统中制冷剂蒸发吸热(即制冷系统的制冷量Q_e)带走，并通过制冷系统冷凝器(Q_c)排到室外环境中去。当制冷系统的制冷量(Q_e)与冷库的得热量(Q_w+Q_d+Q_h+Q_q)不匹配时，冷库的温度就会升高或者降低。由于冷库库容较大，里面存放有较多的货物，货物和围护结构的蓄冷能力也很强。因此，冷库内部温度与冷库得热量(即冷负荷)并不同步，具有较强的滞后性，而货物温度的变化与库内温度的变化之间也有较大的时间偏差。这样的滞后和偏差一方面使得冷库的温度波动较大，不利于食品的品质保证；另一方面，也会造成制冷系统控制的滞后和偏差，使得制冷系统能耗增加。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何改进冷库制冷系统的控制以降低冷库温度波动并降低冷库制冷系统能耗。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于模型的冷库制冷系统智能控制方法，主要包括气象参数模型、冷库围护结构负荷模型、进出货物负荷模型、开关门渗风负荷模型、其他设备负荷模型、制冷系统模型。所述冷库负荷模型、进出货物负荷模型、开关门渗风负荷模型和其他负荷模型在室外气象参数变化时，并结合不同室外气象参数条件下的制冷系统模型预测的制冷系统性能变化趋势，根据冷库空气热平衡模型预测冷库内部负荷及冷库内部温度的变化趋势，优化控制制冷系统的冷机台数、压缩机台数/转速、冷凝器风机台数/转速、蒸发式冷凝器的喷淋/喷雾流量、循环泵台数/转速、冷风机台数/转速等制冷系统相关设备和运行参数。

所述气象参数模型采用自身设置相关传感器(空气干球温度、湿球温度、风速、太阳辐射等)进行测量获得或采用当地气象部门的逐时预报数据，或两种方式相结合的方法获得并相互校验。